KR20220130714A

KR20220130714A - 레이저 빔을 사용하여 재료 가공을 위한, 특히 레이저 드릴링을 위한 어셈블리

Info

Publication number: KR20220130714A
Application number: KR1020227026462A
Authority: KR
Inventors: 데니스 하슬러; 요하네스 핑거
Original assignee: 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2022-09-27
Also published as: EP4096860A1; JP2023512236A; US20230339047A1; CN115379922A; DE102020201207A1; WO2021152008A1

Abstract

본 발명은 레이저 빔 사용하여 재료 가공을 위한, 특히 레이저 드릴링을 위한 어셈블리에 관한 것으로, 레이저 빔(LS)를 위한 동적 편향 디바이스(AE), 및 편향 디바이스(AE)를 빠져나가는 레이저 빔(LS)이 가공 평면(W) 상에 집속되는, 광학 어셈블리를 포함한다. 광학 축을 따라, 광학 어셈블리는 제1 광학 시스템(OS1) 및 제2 광학 시스템(OS2)를 포함하며, 이들은 레이저 빔(LS)이 제1 및 제2 광학 시스템 사이의 중간 초점(ZF)을 형성하도록 디자인되어 배열되며, 광학 축에 대해 일정 각도로 제1 광학 시스템(OS1)에 진입할 때 그리고 제2 광학 시스템(OS2)과 가공 평면(W) 사이의 거리에서 진입할 때 광학 축과 교차한다. 제시된 어셈블리는 간단하고 안정적인 구조를 가지고 있어, 공작물의 크고 깊은 보어홀 또는 절단부의 효율적인인 절제가 가능하다.

Description

레이저 빔을 사용하여 재료 가공을 위한, 특히 레이저 드릴링을 위한 어셈블리

본 발명은 서로 수직인 두 방향으로 레이저 빔을 편향시키도록 디자인된 레이저 빔용 동적 편향 디바이스, 및 편향 디바이스를 빠져나가는 레이저 빔이 가공 평면 상으로 집속(focused)될 수 있는 광학 조립체를 포함하는, 레이저 빔을 사용하여 재료 가공, 특히 레이저 드릴링을 위한 어셈블리에 관한 것이다.

레이저 빔 절단 또는 레이저 드릴링을 위해 짧은 초단파 레이저 펄스를 사용하는 재료 가공 기술에서는 수직 조사에 의한 일반적인 가공 매개 변수로 가파른 벽 각도(steep wall angles)를 생성하는 것이 불가능하다. 절제 측면(ablation flanks)의 달성가능한 벽 각도는 일반적으로 최대 85˚범위이다. 이는 경사진 절제 측면 상으로 투사할 때 펄스 강도가 감소하기 때문이며, 그 결과 임계각 이후에 절제가 중단된다. 그러나, 이는, 예를들어 수직 절단 측면이 없거나 원추형 보어홀만 가능하기 때문에, 많은 응용분야에서 바람직하지 않다. 깊은 절제, 절단 또는 드릴링에서 벽 각도의 제한은 또한 달성가능한 종횡비(aspect ratio)(표면에서 직경에 대한 절제 깊이)의 제한을 초래한다.

레이저 빔을 사용한 드릴링 및 정밀한 절단을 위해, 원통형 또는 심지어 반대방향으로 원추형 보어홀을 생성할 수 있도록 레이저 빔을 정렬(line up)하기 위해 다양한 절차가 수행될 수 있는 특수 광학 디바이스가 이용될 수 있다. 이러한 광학 디바이스를 사용하면, 수직으로 입사하는 빔에 의해 생성되는 벽 각도가 공작물 상의 레이저 빔의 입사에 의해 보상된다. 정밀 절단의 경우, 드릴링 중에 공학 시스템과 공작물 사이의 상대 이동(relative movement)이 더 개시되어, 보어홀 직경과 동일한 폭을 갖는 절단부가 생성된다. 이용가능한 광학 디바이스는 레이저 빔을 안내하는데 사용되는 방법의 기능적 원리에 따라 두 그룹으로 나눠 질 수 있다. 제1 그룹에서, 빔은 회전하는 광학 요소, 예컨대 회전 프리즘, 원통형 렌즈 또는 광학 웨지의 도움으로 안내된다. 제2 그룹은 전체 빔 안내하기 위해, 즉 오프셋, 입사 및 편향을 위해 회전 가능한 거울(mirrors)을 사용한다.

레이저 드릴링의 한가지 고전적인 응용분야는 일반적으로 두께가 1mm 미만인 얇은 포일에서 약 10 내지 100㎛ 의 직경을 갖는 매우 정밀한 마이크로 보어홀을 만드는 것이다. 드릴링은 종종 보어홀의 벽을 따라 다중-패스 절단 과정에서 수행되기에, 완전한 절제가 일어나지 않는다. 이러한 경우, 드릴링 광학 시스템은 종종 1mm 정도의 최대 보어홀 직경을 위해 디자인된다. 더 큰 드릴링 직경의 경우, 회전가능한 광학 요소의 사이즈가 증가되야하고, 여기서 편향 속도는 비-선형적으로 감소된다.

EP 1 188 509 B1는 레이저 빔을 사용하는 드릴링을 위한 광학 장치를 개시하는데, 이 장치에서는 받음각(angle of attack) 및 편향각이 트레판닝 반경을 정의하기 위해 서로 별도로 조정될 수 있다. 어셈블리는 두개의 편향 거울을 지닌 편향 디바이스를 가지며, 편향 거울 중 적어도 하나의 광학 거리는 집속 광학기(focussing optic)에 대해 광학 1차 축(optical primary axis)에 평행하게 변경될 수 있다. 이를 통해 레이저 빔이 다른 각도로 집속 광학기 상으로 향하게되고, 차례로 편향 거울의 포지셔닝(positioning)에 따라 다른 받음각이 생성되게 된다. 이 어셈블리의 집속 광학기는 레이저 빔이 가공 평면 상에 집속되는(focussed) 초점 렌즈에 의해 형성된다. 이 장치에서, 받음각은 편향 디바이스의 편향각 보다 클 수 없다. 결과적으로, 큰 받음각은 큰 외형(contours)에서만 실현될 수 있다.

본 발명의 목적은 크고 깊은 보어홀 또는 절단이 간단하고 결과적으로 매우 저렴하며 안정적 구조로 만들어질 수 있고, 또한 큰 받음각으로 비교적 작은 보어홀을 가능하게 하는, 레이저 빔을 사용하는 재료 가공을 위한 어셈블리를 기술하는 것에 있다.

상기 목적은 청구항 1에 따른 어셈블리로 해결된다. 어셈블리의 유리한 변형은 종속항들의 대상이거나 이하의 설명 및 예시적인 실시예로부터 식별될 수 있다.

제시된 어셈블리는, 레이저 빔을 서로 수직으로 배향된 두 방향으로 편향시키도록 디자인되는 레이저 빔용 동적 편향 디바이스, 및 편향 디바이스를 빠져나가는 레이저 빔이 가공 평면 상으로 집속되는, 편향 디바이스와 가공 평면 사이의 광학 어셈블리를 포함한다. 동적 편향 디바이스는 예컨대 2차원 검류계 스캐너(two-dimensional galvanometer scanner)일 수 있다. 물론, 이러한 레이저 빔용 편향 디바이스의 다른 타입도 사용될 수 있다. 편향 디바이스를 빠져나가는 레이저 빔을 가공 평면 상으로 집속하기 위한 광학 어셈블리에는 광학 어셈블리의 광학 축을 따라 적어도 두개의 광학 시스템이 장착된다. 이러한 맥락에서, 광학 시스템은 하나 이상의 빔-안내 및/또는 빔-형성 광학 요소들, 예컨대 하나 이상의 렌즈의 어셈블리로 이해된다. 광학 축은 진입하는 레이저 빔이 편향 없이 광학 어셈블리를 통과하는 광학 어셈블리의 대칭축을 나타낸다. 제시된 어셈블리에서, 제1 및 제2 광학 시스템은 가공 평면 상에서 집속되는 레이저 빔이 제1 및 제2 광학 시스템 사이에서 중간 초점을 형성하도록 디자인되고 배치되며, 광학 시스템에 광학 축에 대해 어떤 각도(0˚가 아님)로 진입하고 그로부터 떨어져서 제2 광학 시스템과 가공 평면 사이의 광학 축과 교차한다. 광학 축에 대해 일정한 각도로 그리고 그로부터 떨어져서 광학 시스템으로 진입은 동적 편향 디바이스에 의해 야기되며, 공작물의 표면 영역에 대한 레이저 빔의 입사(표면 법선에 대한 각도 > 0˚)를 달성하는 방식으로, 가공 평면에 배치된 가공될 표면 영역이 있는 공작물에서 절단 또는 보어홀을 생성하기 위한 어셈블리의 원하는 작동 모드를 나타낸다. 본 특허 출원에서, 공학 축에 대한 각도 및 그로부터 떨어져서 레이저 또는 레이저 빔의 진입, 및 레이저 빔에 의한 광학 축의 교차는 레이저 빔의 빔 축이 광학 축에 대해 일정 각도 및 그로부터 떨어져서 연장되거나 광학 축에 교차하는 것을 의미하는 공지된 방식으로 이해된다.

제시된 어셈블리에서, 광학 어셈블리의 광학 축에 대한 각도 오프셋(angular offset)은 동적 편향 디바이스로 생성된다. 따라서, 레이저는 광학 축에 대해 일정 각도로 그리고 그로부터 떨어져서 제1 광학 시스템에 충돌(impinge)하고, 제1 광학 시스템에 의해 제1 광학 시스템 및 제2 광학 시스템 사이의 중간 초점(intermediate focus) 상에 집속된다. 레이저 빔은 중간 초점 이후에 발산(diverge)되어 제2 광학 시스템에 의해 가공 평면 또는 공작물 표면에 집속된다. 제시된 어셈블리에서, 광학 축에서 레이저 빔의 오프셋은 가공 평면 또는 초점 위에서 나선형 지점으로 레이저 빔의 입사로 이어진다. 이러한 방식으로, 보어홀의 의도된 가파른 벽 각도를 생성하기에 적합한 조사 방향이 가공 평면 또는 공작물의 표면에 달성된다. 제시된 광학 구조로, 레이저 빔의 각도 편향이 오프셋 및 입사 또는 조사 각도로 분할된다. 받음각은 광학 축으로부터의 오프셋에 비례하고, 비례 계수(proportionality factor)는 각각의 경우 광학 구조 및/또는 그 치수에 의존한다. 레이저 빔이 가공 평면 위의 각각의 광학 축과 교차하는 나선형 지점에 의해, 큰 받음각을 지닌 작은 보어홀을 생성하는 것이 또한 가능하다.

알려진 릴레이 시스템의 사용과는 달리, 제시된 어셈블리에서는, 그들 사이에 정의된 거리를 지닌 두개의 광학 시스템의 사용을 통해, 레이저 빔이 광학 축에 대해 일정 각도로 그리고 광학 축으로부터 좀 떨어져서 제1 광학 시스템에 진입할 때, 레이저 빔은 제2 광학 시스템 및 가공 평면 사이의 광학 축과 교차하는 방식으로 레이저 조사가 이미 가공 평면 상에 집속된다.

이와 대조적으로 릴레이 시스템은 단지 광학 시스템의 뒤의 평면 상으로 편향 평면(deflection plane) 을 이미지화한다. 레이저 방사의 집속은 추가 집속 광학기를 통해 달성될 수 있으며, 이 집속 광학기의 진입동(entrance pupil)은 이미지화된 편향 평면에 포지셔닝된다. 이는 집속 광학기와 가공 평면 사이에서 광학 축이 교차하지 않는, 편향 디바이스와 집속 렌즈로 구성된 종래의 구조에 해당한다. 이 경우, 릴레이 시스템은 단지 편향 디바이스 및 집속 광학기를 서로 공간적으로 분리하거나 중간 초점에 공간 필터를 삽입하는 역할을 한다.

생성될 보어 홀의 직경 및 스캐닝 속도는 동적 편향 디바이스의 편향 및 회전 속도에 의해 결정된다. 비례 계수(proportionality factor)와 초점 직경 모두는 두개의 광학 시스템 사이, 편향 디바이스 및 제1 광학 시스템 사이, 및 제2 광학 시스템 및 가공 또는 집속 평면 사이의 간격(spacings) 및 각각의 광학 시스템의 초점거리(focal lengths)의 선택에 기초하여 설정되거나 정의된다. 보어 홀은 절단 또는 완전 절제(full ablation)에 의해 제시된 어셈블리를 사용하여 만들어질 수 있다. 따라서, 레이저 빔은 보어 홀의 외형을 따라 이동하고 다중-패스에서 층 별로 재료의 층을 제거하기 위해 동적 편향 디바이스의 대응하는 작동에 의해 안내될 수 있다. 이러한 보어 홀의 다중-패스 절단은 트레판닝 광학기(trepanning optics)의 일반적인 방법에 해당한다. 다른 한편으로, 전체 보어홀 표면의 층(layer) 절제, 즉 완전 절제는 또한 다른 스캐닝 이동에서 보어 홀의 단면 표면을 스캐닝함으로써 수행될 수 있다. 이 과정에서, 표면은 동적 편향 디바이스의 대응하는 작동에 의해, 예컨대 동심원으로 또는 나선형 운동으로 다양하게 스캐닝될 수 있다. 이 완전 절제를 위해 다른 스캔 경로도 가능하다.

제시된 어셈블리를 사용하면, 직경이 최대 수 mm 를 갖는 양의 원추형, 원통형, 및 또한 음의 원추형 보어 홀을 생성할 수 있다. 완전 절제를 통해 가공에서 레이저 방사가 음영처리(shaded)되지 않고 보어 홀로 집속 평면을 전진시킬 수 있다. 또한 3차원으로 형성된 보어 홀, 즉 비-원통형 형태를 지닌 보어 홀도 만들어 질 수 있다. 드릴링 깔때기의 생성, 모레시계 형태의 보어 홀의 생성 또는 드 라발 노즐 형태(de Laval nozzle shape)를 지닌 보어 홀의 생성이 그 실례이다. 제시된 어셈블리에 대한 공작물의 이동을 사용하여, 어셈블리는 나선 절단(helical cutting) 에도 사용될 수 있다. 또한 이는 미세구조화시 수직 절제 측면 또는 언더컷으로 표면 절제를 수행할 수 있게 한다.

바람직한 변형에서, 제1 광학 시스템 및 제2 광학 시스템은 각각 렌즈 또는 렌즈 배열(lens arrangement)로 구성된다. 렌즈 또는 광학 시스템 사이의 간격 뿐 아니라 편향 디바이스와 가공 평면으로부터의 거리도 이 맥락에서 고정적으로 지정될 수 있다. 유리한 변형에서, 이들 간격 중 하나 이상은 또한 광학 시스템 및/또는 편향 디바이스 중 하나 또는 둘 모두에서 적절한 기계적 포지셔닝 요소 또는 변위 메커니즘에 의해 조정될 수 있다.

빔 안내(beam guidance) 및/또는 빔 형성(beam shaping)을 위한 추가 구성요소는 편향 디바이스, 및 편향 디바이스에 인접한 광학 어셈블리에 더하여 레이저 빔의 빔 경로에 배열될 수 있다. 따라서 예를들어, 제시된 어셈블리는 편향 디바이스 앞의 빔 경로에 망원경(telescope)을 포함할 수 있으며, 이를 통해 레이저 빔의 빔 직경 및 이와 함께 초점 직경이 가공 평면 상에도 변화될 수 있다. 편향 디바이스 전에 레이저 빔의 사전 집속(prefocussing)을 위한 광학 디바이스도 설치될 수 있으며, 이는 또한 가공 평면 상에서 초점 직경도 조정하는 것을 가능하게 한다. 레이저 방사를 사용하는 나선 드릴링을 위한 어셈블리로부터 알려진 바와 같이 적절한 회전 광학 요소 - 예컨대, 자체 길이방향 축에 대해 회전하는 DOVE 프리즘- 에 의해 재료를 가공하는 동안 레이저 빔을 회전시키는 능력이 존재한다.

추가의 유리한 변형에서, 하나 이상의 적절한 포지셔닝 요소가 제공되어 가공 중에 집속 평면이 광학 어셈블리에 대해 수직으로 이동되거나 조정될 수 있게 한다. 이러한 집속 평면의 Z-이동은 기계적 Z-축의 이동에 의해 또는 광학 어셈블리의 광학 축을 따라 제1 및/또는 제2 광학 시스템의 광학 요소를 이동함에 의해 영향을 받을 수 있다. 제시된 어셈블리에서, 레이저 방사의 선형, 원형 또는 통계적으로 분포된 편광을 발생시키기 위한 요소가 레이저 빔의 빔 경로에 설치될 수도 있다. λ/2 파장판(waveplate) 또는 λ/4 파장판, DOVE 프리즘(동기식, 비동기식)과 같은 적절한 광학 요소를 사용하여 각 경우에 편광을 동시에 회전시키는 것이 가능하다.

제시된 어셈블리로 재료를 가공할 때, 하나 이상의 가공 및/또는 레이저 매개 변수가 가공 중에 가공 워크플로(process workflow)에 대해 맞게 조정될 수 있다. 레이저 매개변수의 경우, 이는 스캔 형상, 스캐닝 속도, Z-이동의 속도, Z-이동의 진로(course of the Z-shift) 및 개별 가공 단계 사이의 대기 시간에 적용되는 가공 매개 변수와 관련하여, 펄스 에너지, 펄스 지속기간 및 반복률(repetition rate)에 적용된다. 또한, 공기, 불활성 가스 또는 활성 가스와 같은 가공 가스(process gas)는, 예를들어 크로스제트(crossjet) 또는 동축 노즐의 사용을 통해 가공 동안 알려진 방식으로 사용되어 레이저 방사와의 상호 작용 영역으로부터 절제 입자의 향상된 제거를 달성할 수 있다.

제시된 방법을 사용하면, 매우 저렴하고 안정적인 구조를 지닌 크고 깊은 보어 홀 또는 절단부가 생성될 수 있다. 제시된 어셈블리는 많은 기존의 가공 및 구조화 시스템에 개량화될 수 있다. 이 어셈블리는, 각각이 조정된 받음각을 지닌 나선형 또는 원형 횡단에 의해 보어홀 단면의 완전 절제 또는 절단을 할 수 있다. 가장 단순한 경우, 광학 어셈블리는 두개의 렌즈 만을 지니므로, 결과적으로 광학 빔 경로에서 사소한 손실 만 발생한다. 광학 어셈블리에는 움직이는 구성요소가 배치되어 있지 않기 때문에, 제시된 어셈블리는 간단하고, 안적적이며 저렴한 구조를 갖는다. 어셈블리로 드릴링할 수 있는 보어 홀의 사이즈는 두개의 광학 시스템의 직경에 의해서만 제한된다. 나선 절단을 사용하면, 큰 절단 자국(cutting kerf)으로 인해 더 큰 절단 깊이가 가능하다. 제시된 어셈블리는, 예를들어 터보 기계 빌딩, 전자부품 제조 또는 반도체 기술의 드릴링에 사용될 수 있으며, 그리고 예를들어 정밀 기계(precision mechanics), 반도체 기술 또는 공구 제작 및 항공기 제작의 나선 절단에 사용될 수 있다.

다음 본문에서, 제시된 어셈블리는 도면과 함께 예시적인 실시예를 참조하여, 더 상세히 다시 설명될 것이다.

본 발명은 서로 수직인 두 방향으로 레이저 빔을 편향시키도록 디자인된 레이저 빔용 동적 편향 디바이스, 및 편향 디바이스를 빠져나가는 레이저 빔이 가공 평면 상으로 집속(focused)될 수 있는 광학 조립체를 포함하는, 레이저 빔을 사용하여 재료 가공, 특히 레이저 드릴링을 할 수 있다.

도 1은 제시된 어셈블리의 실시예의 실례를 보여준다.

제시된 어셈블리를 사용하여, 특히 공작물에 보어홀 또는 절단부를 생성하기 위해, 공작물 표면으로부터 재료를 제거하도록 광학 어셈블리를 통해 편향 디바이스(deflection device)에 의해 레이저 빔이 공작물 표면 상에 집속(focussed)된다. 도 1은 제시된 어셈블리의 예시적인 구조의 개략도이다. 이 표현에서, 레이저 빔 소스(LA) 로부터 시준된(collimated) 레이저 방사(선)(LS)는 편향 유닛(AE)에 의해 서로 수직으로 연장되는 두개의 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 편향된다. 상기 편향 유닛(AE)은, 예컨대 이차원 검류계 스캐너(galvanometer scanner)일 수 있다. 도면은 편향 유닛의 거울 중 하나의 세개의 포지션을 그로부터 발생하는 레이저 방사(선)의 빔 진로와 함께 보여준다. 표시된 세개의 포지션 중 두개에서, 레이저 방사는 제1 광학 시스템(OS1)(본 실시예에서는 집속 렌즈(focussing lens)) 의 광학 축(optical axis)에 대해 일정 각도로 충돌한다. 편향 유닛(AE)의 표시된 거울의 중간 포지션에서 레이저 방사는 광학 축을 따라 제1 광학 시스템(OS1)을 통해 전파된다. 제1 광학 시스템(OS1)의 초점 거리의 거리(b)에 중간 초점(ZF)이 실현된다. 그 다음 발산하는 레이저 방사는 제2 광학 시스템(OS2)을 통해 공작물(W) 상에 집속된다. 이 실례에서 제2 광학 시스템(OS2)도 단일 집속 렌즈로 만 형성된다. 편향 유닛(AE)과 제1 광학 시스템(OS1) 사이, 제1 광학 시스템(OS1)과 중간 초점(ZF) 사이, 중간 초점(ZF)과 제2 광학 시스템(OS2) 사이 및 제2 광학 시스템(OS2)와 공작물 표면(W) 사이의 간격(a,b,c 및 d)은 이 실례에서 가공 평면에 대응하며, 레이저 빔이 공작물 표면(W) 상에 충돌하기 전에 광학 축과 교차하도록 선택된다. 이는 도면의 우측부분에 있는 섹션 A 의 확대도에서 더 큰 축척으로 예시된다. 대응하는 거울 포지션으로 제1 광학 시스템(OS1)을 통과하는 동안 형성되는 중심 라인 또는 광학 축으로부터의 레이저 빔의 오프셋은, 레이저 빔이 집속 평면 위의 각도α 및 나선형 지점으로 입사되도록 한다. 두개의 광학 시스템(OS1,OS2)은 편향 유닛(AE) 위의 가상 편향을 갖는 가상 지점을 맵핑(map)하므로 원하는 보어홀의 원추형에 유리한 방향으로 정렬된다.

편향 유닛(AE)으로 레이저 빔(LS)의 대응하는 동적 편향(dynamic deflection)을 통해 원하는 보어홀을 생성하는 것이 가능하다. 공작물 표면 상의 조사 각도는 중심 라인 또는 광학 축으로부터 두개의 광학 시스템(OS1,OS2) 사이의 레이저 빔의 각각의 오프셋에 비례한다. 비례 계수와 초점 직경 모두는 간격(a,b,c 및 d)을 변경함에 의해 그리고 광학 시스템(OS1,OS2)의 초점 거리의 적절한 선택을 통해 조정될 수 있다.

어셈블리의 다음의 예시적인 치수를 사용하여, 예컨대 5mm 두께의 니켈-기반 합금으로 만들어진 공작물에 500㎛ 직경의 보어홀을 생성하는 것이 가능하다. 이러한 맥락에서, ∼1 mJ의 펄스 에너지는 초점 직경이 40㎛ 이고 펄스 지속기간이 < 20 ps로 사용되며, 나선형에 의한 완전 절제(full ablation)가 발생한다.

이 경우 도 1에 표시된 매개변수(parameters)는 다음과 같이 선택된다:

a = 50mm

b = 500mm

c = 500mm

d = 80mm

렌즈 OS1의 초점 거리: 500mm

렌즈 OS2의 초점 거리: 70mm

AE : 편향 유닛
LA : 레이저 빔 소스
LS : 레이저 빔
OS1 : 제1 광학 시스템
OS2 ; 제2 광학 시스템
W : 공작물 표면
ZF : 중간 초점
a-d : 간격(spacings)

Claims

레이저 빔을 사용하여 재료 가공, 특히 레이저 드릴링을 위한 어셈블리에 있어서,
- 레이저 빔(LS)을 위한 동적 편향 디바이스(AE); - 동적 편향 디바이스는 레이저 빔을(LS)을 서로 수직으로 연장되는 두 방향으로 편향되도록 디자인됨-
- 광학 어셈블리; - 광학 어셈블리는 편향 디바이스(AE)를 빠져나가는 레이저 빔이 가공 평면(W) 상에 집속되게 함- 를 지니는데,
상기 광학 어셈블리는, 광학 어셈블리의 광학 축을 따라 제1 광학 시스템(OS1) 및 제2 광학 시스템(OS2)를 포함하며, 광학 어셈블리는 레이저 빔(LS)이 제1 및 제2 광학 시스템(OS1,OS2) 사이에 중간 초점(ZF)을 형성하도록 디자인되어 배열되고, 레이저 빔이 광학 축에 대해 일정 각도로 그리고 일정 거리로 제1 광학 시스템((OS1)에 진입할 때 제2 광학 시스템(OS2) 및 가공 평면(W) 사이의 광학 축과 교차하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제1항에 있어서,
하나 이상의 포지셔닝 요소는 두개의 광학 시스템(OS1,OS2) 중 하나에 부착되거나 광학 시스템(OS1,OS2) 모두에 부착되며, 두개의 광학 시스템(OS1,OS2) 사이의 간격 및/또는 제1 광학 시스템(OS1)과 편향 디바이스(AE) 사이의 간격 및/또는 제2 광학 시스템(OS2)과 가공 평면(W) 사이의 간격은 설정되거나 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서,
레이저 빔(LS)의 빔 경로에서 편향 디바이스(AE) 앞에 망원경이 배치되어, 레이저 빔(LS)의 빔 직경을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서,
레이저 빔(LS)의 경로에서 광학 어셈블리 또는 편향 디바이스(AE)의 앞에 레이저 빔(LS)을 사전-집속하기 위한 광학 디바이스가 배치되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제4항에 있어서,
사전-집속(pre-focussing)을 위한 광학 디바이스는 레이저 빔(LS)의 가변적인 사전-집속을 가능하게하는 방식으로 디자인되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
광학 어셈블리는 하나 이상의 포지셔닝 요소를 포함하며, 포지셔닝 요소로 재료 가공 동안 광학 어셈블리의 광학 축을 따라 레이저 빔(LS)의 집속 평면이 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
제1항 내지 제6항 중 어느 한항에 있어서,
광학 어셈블리는 편광에 연향을 주는 적어도 하나의 요소를 포함하는데, 이 요소에 의해 재료 가공에 유리한 편광이 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
각각의 경우에 레이저 빔이 전체 보어 홀의 단면에 걸쳐 통과하는, 층들의 완전 절제에 의해 보어홀을 생성하기 위한 전술한 항 중 하나 이상에 따른 어셈블리의 용도.
레이저 빔으로 나선형 또는 원형 횡단에 의해 보어홀 외형을 절단함에 의해 보어홀을 생성하기 위한 전술한 항 중 하나 이상에 따른 어셈블리의 용도.